Tema 19 � Compuestos oxigenados de Carbono by vzjf6W

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									Tema 19- Compuestos oxigenados del carbono                                                Maturita Química


                          Tema 19 – Compuestos oxigenados de Carbono
 Los compuestos oxigenados del carbono están formados por C, H y O, a este grupo pertenecen los
 siguientes grupos: alcoholes, fenoles, éteres, aldehidos y cetonas, ácidos carboxílicos y ésteres.

 1. ALCOHOLES:
           Alcoholes son aquellos hidrocarburos que contienen un grupo hidroxilo -OH. Este grupo -OH
            sustituye un átomo de hidrógeno enlazado de forma covalente.
           Fórmula general: CnH2n+1OH
 Clasificación de los alcoholes1:
     a) Según el Carbono al que se ha enlazado el grupo –OH:
           - Alcoholes primarios: el -OH está unido al Carbono primario, su fórmula general:


           - Alcoholes secunadarios: el -OH está unido a un Carbono secundario, su fórmula general:


           - Alcoholes terciarios: el -OH está enlazado a un Carbono terciario, su fórmula general:

       b) Según el número de grupos –OH que están enlazados en Carbonos diferentes:
           - Alcoholes simples/ monoles: tienen un sólo grupo –OH
           - Dioles: tienen dos grupos –OH (por ejemplo glicol)
           - Trioles: tienen tres grupos –OH (por ejemplo glicerina)
           - Polialcoholes: tienen varios grupos –OH
       c) Alcoholes alifáticos y alicíclicos




                                                           Alcohol alicíclico


                  Alcoholes alifáticos

 Propiedades físicas:
        El grupo –OH es muy polar y es capaz de establecer puentes de hidrógeno con sus moléculas
         compañeras o con otras moléculas neutras.
        Son solubles en agua gracias a la capacidad de formar puentes de hidrógeno -> moléculas del
         oxígeno se unen a las del agua. A partir de 4 carbonos la solubilidad disminuye porque la parte
         apolar (la del hidrocarburo) se hace más grande que la polar (la del –OH), a partir de hexanol son
         solubles sólo en solventes orgánicos. Los polialcoholes u aquellos alcoholes que tienen una
         disposición espacial especial pueden tener una mayor solubilidad (en general debido a que tienen



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     Ver ejemplos en anexo al final del documento


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         una mayor superfcicie de contacto con la parte polar). Ej: glicerina muy soluble o isopropanol con 4
         carbonos pero bastante soluble.
      Los puntos de ebullición de los alcoholes también son influenciados por la polaridad del compuesto
       y la cantidad de puentes de hidrógeno. La presencia de los grupos –OH hace subir los puntos de
       ebullición.
      Los puntos de fusión aumentan cuando aumenta la cantidad de carbonos.
      La densidad de los alcoholes aumenta con el número de carbonos y sus ramificaciones. Los
       alcoholes alifáticos son menos densos que el agua mientras que los alcoholes aromáticos y los
       alcoholes con múltiples moléculas de –OH son más densos.
      Alcoholes que poseen dos o más grupos –OH (polialcoholes) tienen sabor dulce.
 Propiedades químicas:
         Los alcoholes pueden comportarse como ácidos o bases, el grupo –OH les permite liberar un
          protón -> carácter ácido y la protonación de uno de los electrones del par libre de oxígeno ->
          carácter básico. (Gracias al efecto inductivo se establece un dipolo en el grupo OH).
         Acidez: La ácidez de los acoholes aumenta según:
                 Metanol > alcohol primario > alcohol secundario > alcohol terciario (>: mayor acidez)
          En el metanol el H está menos firmemente unido al oxígeno, así que los protones pueden salir más
          fácilmente -> la acidez se hace mayor.
 Reacciones:
    a) Sustitución de alcoholes por un halógeno (halogenación): Es una sustitución nucleófila, el grupo
        hidróxido es sustituido por un halógeno (sustitución) Alcoholes producidos por la sustitución son
        los que no nesecitamos durante la reacción, el mal grupo saliente.
                                          CH3–CH2–OH + HBr =>CH3 CH2–Br + H2O
     b) Formando derivados monohalogenados -> alcohol + PCl5 (cloruro de fósforo) => derrivado
        monohalogenado
              CH3 –CH2OH + PCl5 => CH3 –CH2Cl + POCl3 + ClH
     c) Eliminación de los alcoholes: Mediante la eliminación se preparan los alquenos. Estas reacciones
        se suelen llevar a cabo a temperaturas elevadas (y en medio ácido).
                            CH3–CH2–CHOH–CH3 + H2SO4 => CH3–CH=CH–CH3 + H2O
     d) Esterificación: reacciona alcohol con ácido anorgánico o carboxílico formando esteres y H2O




     e) Oxidación de los alcoholes:
              -   Primarios: parcial – se forman aldehidos ó total – se forman ácidos




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              -   Secundarios: se forma una cetona del mismo núm. de C que tiene el alcohol




              -   Terciarios: en soluciones muy ácidas se rompe la cadena y se forma una mezcla de ácidos y
                  cetonas => fragmentación de alcoholes




       f) Formando alcoholatos -> alcohol + Na/K => alcoholato + H2
              2 CH3 –CH2OH + 2 Na => 2 CH3 –CH2ONa + H2
 Alcoholes más conocidos:
 Metanol:
 - tóxico, bien soluble en el agua
 - se crea cuando el alcohol se hace de manera mala en casa, por esto es vigilado
 - uso: produccion de formaldehido, disolvente
 Etanol:
 - alcohol común, bien soluble, punto de ebullicion 78°C
 - produccion: hidratacion de etileno, fermentacion de glucosa
 - uso: disolvente, desinfectante, produccion de acetaldehido, etilcloruro, etilesteres, alcohol para
 consumir
 Glicerina:
 - 1,2,3-propantriol
 - uso: cosméticas, farmacia, industria alimentaria
 - forma grasas y aceites (con acidos carboxílicos altos)
 - ester de acido nítrico = gliceroltrinitrato (nitroglicerina) – explosivo
 Etilenglicol
 - 1,2-etandiol
 - tóxico
 - uso: plasticos (polietilenglicol - en medicina (cremas, laxante, pasta de dientes)), anticongelante


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 2, FENOLES:
        Fenoles son aquellos ciclos aromáticos que contienen un grupo –OH.
        Son muy parecidos a los alcoholes -> pueden formar esteres por la esterificación; pero no se
         oxidan formando aldehídos y cetonas
        Sus clasificaciones también son parecidas (difenoles,…)
 Propiedades físicas:
        Son líquidos o sólidos blandos e incoloros
        En presencia de impurezas o bajo influencia de la luz, el aire,el cobre y el hierro, los fenoles
         pueden teñirse de amarillo, marrón o rojo
        Son poco solubles en agua aunque pueden formar los puentes de hidrógeno, pero la proporción
         de C es más baja que la de los grupos –OH
        Altos puntos de ebullición
        Puntos de fusión son más altos comparados con los de alcoholes
 Propiedades químicas:
        Se pueden comportar como un ácidos y son ácidos más fuertes que el agua y que los alcoholes,
         pero más débiles que los ácidos carboxílicos
 Reacciones:
        La esterificación o reacciones de susitutción electrófilas como la halogenqación, la nitratación y la
         sulfonación permiten obtener productos químicos como ésteres, halógenos, productos
         nitrogenados y ácidos sulfónicos entre otros.
 Usos de fenoles:
        Se utilizan para la preparación de resinas sintéticas, medicamentos, plaguicidas, colorantes
         sintéticos, sustancias aromáticas, aceites lubricantes y solventes
 Fenoles más conocidos:
 Fenol:
 - se usa para sintesis de compuestos aromaticol
 - nitracion: 2,4,6-trinitrofenol = acido pícrico (acido muy fuerte, explosivo)
 Cresol:
 - hidroxitolueno, desinfectante
 Pirocatecol, Hidroquinon:
 - 1,2-dihidroxibenceno, 1,4-dihidroxibenceno; se utiliza para producir fotografía
 Resorcinol:
 - 1,3-dihidroxibenceno, se utiliza en dermatología
 1-naftol, 2-naftol:
 - coloreantes

 3, Éteres:
        Compuestos compuestos por C, H y O; fórmula general: R-O-R‘; grupo funcional: -O-
 Propiedades:
        Tienen punto de ebullición más bajo que los alcoholes porque no tienen capacidad de formar
         puentes de hidrógeno
        Son solubles en disolventes orgánicos y son explosivos en el aire
        Muy inflamantes, se utilizan como narcóticos
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 Reacciones:
        Muy poco reactivos, con el oxígeno forman peróxidos
 Éter (también conocido como éter etílico, un etano-oxi-etano):
        es un líquido incoloro, olor penetrante; un narcótico y se utiliza como anestético en medicina

 4, Aldehidos y Cetonas:
        Compuestos por C, H y O
        Ambos contienen uno o más grupo carbonilo C=O.
        Los aldehídos presentan el grupo carbonilo en posición
         terminal mientras que las cetonas lo presentan en posición
         intermedia
        Las cetonas son menos reactivas que aldehídos; las cetonas
         aromáticas se denominan felonas
 Propiedades:
        Son polares gracias a la presencia del grupo carbonilo
        Son solubles en el agua hasta cuatro C (capacidad de formar puentes de hidrógeno),también son
         solubles en solventes orgánicos
        Se comportan como ácidos gracias a la presencia del grupo carbonilo
        Son bastante reactivos debido a la presencia del doble enlace
 Reacciones:
         a) Adición (reducción catalítica): los aldehídos reaccionan con H2 formando alcohol primario; las
            cetonas forman alcoholes secundarios.




         b) Oxidación: Se oxidan solamente los aldehídos, las cetonas muy difícilmente. Se forman ácidos
            del mismo número de C.
                                              CH3-CHO + O => CH3-COOH
         c) Las cetonas, a diferencia de los aldehidos, no son reductores ni se polimerizan.
 Aldehídos más conocidos:
 Formaldehido = metanal:
 - gas, bien soluble en el agua
 - 40% disolusion acuosa es formalín
 - uso: produccion de plásticos (polioxometileno), desinfectante
 Acetaldehido = etanal:
 - tiene un olor fuerte
 - se polimeriza formando paraldehido (CH3CHO)3
 - uso: produccion de acido etanoico, 1-butanol
 Benzaldehído:
 - huele a almendras amargas
 - uso: sintesis de compuestos aromáticos
 - se oxida formando acido benzoico

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 Acetona = propanona:
 - bien soluble en el agua, tóxic, disolvente
 - mezcla de su gas con el aire es explosivo a encenderlo
 - uso: fibras sintéticas, fabricación de plásticos (polímeros), disolventes

 LAS REACCIONES DE OXIDACIÓN REDUCCIÓN LAS VAMOS A REESCRIBIR UN POQUITO


 5, Ácidos carboxílicos:
        Contienen el grupo carboxílico –COOH unido al grupo alquilo o arilo
        Pueden ser mono carboxílicos o di, tri, tetra y más
        Compuestos orgánicos más ácidos
        Muy abundantes en la naturaleza (sus derivados también)
        Los ácidos grasos son biomoléculas que contienen grupo carboxilo, se obtienen por hidrólisis de la
         grasa.

 Propidades físicas:
    - Cuánto más larga sea la cadena, más sólidos y más estables son. Monocarboxílicos son líquidos, a
      partir de di-, tri- son sólidos.
    - Los monocarboxílicos más cortos huelen mal y son solubles en agua, los largos no huelen y tienen
      forma de cera, no se disuelven tan bien.
    - grupo carboxílico líquido forma puentes de hidrogeno --> puntos de fusión y ebullición bastante
      altos (con más carbonos se eleva el punto de fusión)

 Propiedades químicas:
    - Menos ácidos que ácidos minerales, pero de los compuestos orgánicos son los más ácidos
    - La polaridad depende de la longitud de la cadena (más largo = menos polar)

 Ácidos c. más conocidos:

         Ácido fórmico: HCOOH
          Ácido de las hormigas, en el veneno de las abejas y en las hojas de la ortiga. Se usa para
          conservación de alimentos, como desinfectante y en medicina.
         Ácido butírico CH3-(CH2)2-COOH
          Huele mal, su éster forma parte de la mantequilla. Se presenta en el sudor de los mamíferos y su
          olor lo detectan los insectos que comen sangre y los animales salvajes.


 Ácidos grasos:

    Son biomoléculas orgánicas de naturaleza lipídica formadas por una larga cadena hidrocarbonada
     lineal, de número par de carbonos, que contiene un grupo carboxilo en su extremo.
    En los mamíferos, la mayoría de los ácidos grasos se encuentran en forma de triglicéridos, moléculas
     donde los extremos carboxílico (-COOH) de tres ácidos grasos se esterifican con cada uno de los
     grupos hidroxilos (-OH) del glicerol. Los triglicéridos constituyen la grasa del tejido adiposo.
    Forman parte de fosfolípidos y de glucolípidos (membranas celulares).
    Suelen ser moléculas amfipáticas (parte polar COOH y parte apolar – cadena), e insolubles en agua,
     generalmente son ácidos carboxílicos de cadena larga
    Pueden ser saturados (no contienen dobles ni triples enlaces) o saturados.
        o SATURADOS: (sólidos a temperatura ambiente excepto los de cadena corta)
            - De cadena corta: Ácido butírico, Ác. Isobutírico, Ácido valérico, Ácido isovalérico
            - De cadena larga: Ácido mirístico (14C), palmítico(16C), esteárico(18C)
        o Insaturados: c. Oléico (ácido cis-9-octadecenoico)

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        Esenciales      Ac. Linoleico, Ac. Linolénico, Ac. Araquidónico

 6, Ésteres:
        Los ésteres son compuestos orgánicos en los cuales un grupo orgánico reemplaza a un átomo de
         hidrógeno o más de uno, en un ácido oxigenado.
        Los ésteres más comunes son los ésteres carboxilados, donde el ácido en cuestión es un ácido
         carboxílico.
        En bioquímica son el producto de la reacción entre los ácidos grasos y los alcoholes
 Usos:
        La nitroglicerina, un explosivo importante, es el éster del ácido nítrico y la glicerina.
        disolventes, perfumes, medicina (aspirina), saborizantes artificiales
 Propiedades:
     Son generalmente líquidos neutros, incoloros, con olor agradable e insolubles en agua, aunque se
        disuelven con facilidad en disolventes orgánicos. Muchos de ellos tienen un olor afrutado.
     Pueden participar en los enlaces de hidrógeno como aceptadores, pero no pueden participar
        como dadores en este tipo de enlaces. Por eso, no pueden formar enlaces de hidrógeno entre
        moléculas de esteres. Eso los hace más volátiles que un ácido o alcohol de similar peso molecular.

 Reacciones:
     La esterificación –> la formación de lo ésteres (alcohol +ac. Carboxílicos) con un catalizador ácido,
        es una reacción de condensación
     La hidrólisis -> es el proceso inverso de la esterificación, la ruptura de un éster por agua. puede
        ser de dos tipos:
        - Ácida (catalizador ácido) – se forma de nuevo el ácido carboxílico y un alcohol




         - Básica (alcalina), la saponificación – si el catalizador es una base, se forma sal de ácido
         carboxílico y un alcohol




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        Anexo
 Ejemplos de alcoholes primarios, secundarios y terciarios:




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